人工湿地净化处理废水的机理探讨与效果研究

主要介绍人工湿地的特点和处理废水的机理,包括人工湿地的类型、构建方式、净化机理与工艺流程等.通过分析人工湿地的应用实例,总结出人工湿地处理废水具有应用广泛、投资低廉、综合效益高的重要特点,提出目前人工湿地存在使用寿命较短并且受环境条件影响大等主要问题,在此基础上讨论了现阶段人工湿地的研究状况并指出人工湿地在污水处理方面仍有广阔应用前景.     

人工湿地基质再生技术的研究进展

人工湿地中基质对污染物的吸附是一个有限的过程,对其进行再生可减缓净化效果的下降趋势,降低周期性更换基质的材料消耗和购置成本,回用营养物质于农业。基质可以通过物理、化学或生物的方法原位或异位再生。其中生物再生成本低廉,生态友好且具有可持续性,是基质脱氮再生的最有效途径,可以通过优化离子浓度和交换速率,碳源、溶解氧、微生物群落结构等提高再生效果和速率。基质除磷物理再生效果受基质类型、磷浓度负荷、落干休作开始时机和持续时间等的影响,其操作简便,可在人工湿地的日常运行管理中原位实施。化学再生效果受基质种类、再生试剂的成分和浓度、环境条件如温度、pH值、Eh值和DO值等的影响,可在基质吸附饱和后作为应急措施使用。     

垂直流人工湿地启动期基质酶的时空变化

为了解垂直流人工湿地系统中基质酶在去污效果中的作用及其随基质深度和运行时间的变化规律,设置3个垂直流人工湿地系统:种植皇竹草的A系统,种植象草的B系统,以及不种植物的C系统。分别监测3个系统不同基质深度与不同运行时间条件下脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶、转化酶和纤维素酶的变化规律,以及这几种酶与TN、TP、COD、NH4+-N 和NO3--N污染物之间的相关性。实验结果表明,上述5种酶都表现出随着基质深度增加而减少的趋势,且上层0~30 cm处的基质酶活性极显著高于中层和底层的酶活性,此外,种植能源植物的A、B系统基质酶活性都高于不种植物C系统,说明湿地中污染物的去除主要集中在上层基质,种植能源植物能够有效促进微生物的活性,增加胞外酶的分泌,提高人工湿地对污染物的去除效果,可为优化人工湿地除污效果以及湿地植物的选择提供理论依据。     

不同配置人工湿地对分散性生活污水的处理效能研究

为研究不同植物及组合(美人蕉+黄菖蒲、花叶芦竹、黄菖蒲、旱伞草)与不同填料(陶粒、沸石、改性沸石、改性钢渣)对系统处理分散性生活污水效能的影响,建立了8种不同配置的潜流式人工湿地中试系统。结果表明,各湿地对COD均具有较好的去除效果(去除率大于70%)。旱伞草、黄菖蒲+美人蕉、黄菖蒲和花叶芦竹四植物系统对TN的去除率均呈先降低后上升的趋势,最终平均去除率分别为57.8%、51.1%、50.4%和45.5%。改性沸石、沸石、陶粒和改性钢渣填料系统对TN平均去除率分别为96.4%、83.7%、34.6%和26.6%。各植物系统对TP的去除效果差异不显著,其中旱伞草系统TP平均去除负荷最大(0.63 g/(d·m2))。各填料对TP的去除效果从大到小依次为改性钢渣、改性沸石、陶粒、沸石,改性钢渣和改性沸石对TP的去除能力显著高于陶粒和沸石,平均去除率达86.3%和78.8%。研究表明,分别采用旱伞草和改性沸石为湿地植物和填料具有较好的应用前景。     

湿地植物在城镇污水处理系统中的作用特性研究

将不同类型湿地植物如凤眼莲、荇菜、稗草、黑藻、皇竹草、美人蕉等,引入城镇污水处理系统,考察其对污染物的去除效果和在湿地组合系统中的作用特性。盆栽实验发现,虽然植物对污水N、P营养元素的直接去除率分别只有14.0%～59.4%和8.6%～55.2%,但植物通过过滤、截留及加强有机物降解转化的作用,对水体中污染物的去除具有协同效应,使水体N、P的总去除率分别达65.4%～83.8%和43.5%～69.5%。将植物引入组合处理系统,中试实验结果表明,水体TN、TP和COD月平均去除率分别高达80.4%、74.3%和81.3%。与常规生化处理系统相比,处理效果大为增强,生化反应的能耗相对减少,出水水质较稳定,使湿地组合系统成为一种去N除P,防止水体富营养化的有效处理方法。     

生态工程组合工艺应用于城市污水处理厂尾水深度处理

针对城市污水处理厂尾水的特点,采用生态氧化池／垂直流人工湿地／自然湿地生态工程组合工艺对其进行深度处理,重点分析了运行效果和去除机理。数据结果表明,该工艺运行稳定,系统出水COD,BOD5,NH3-N和TP平均分别为14．4,3．4,0．84,0．19mg／L,平均去除率均在65％以上,出水水质达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中Ⅳ类标准。     

Comparison of quartz sand, anthracite, shale and biological ceramsite for adsorptive removal of phosphorus from aqueous solution

The choice of substrates with high phosphorus adsorption capacity is vital for sustainable phosphorus removal from waste water in constructed wetlands. In this study, four substrates were used： quartz sand, anthracite, shale and biological ceramsite. These substrate samples were characterized by X- ray diffractometry and scanning electron microscopy studies for their mineral components （chemical components） and surface characteristics. The dynamic experimental results revealed the following ranking order for total phosphorus （TP） removal efficiency： anthracite 〉 biological ceramsite 〉 shale 〉 quartz sand. The adsorptive removal capacities for TP using anthracite, biological ceramsite, shale and quartz sand were 85.87, 81.44, 59.65, and 55.98 mg/kg, respectively. Phosphorus desorption was also studied to analyze the substrates＇ adsorption efficiency in wastewater treatment as well as the substrates＇ ability to be reused for treatment. It was noted that the removal performance for the different forms of phosphorus was dependent on the nature of the substrate and the adsorption mechanism. A comparative analysis showed that the removal of particulate phosphorus was much easier using shale. Whereas anthracite had the highest soluble reactive phosphorus （SRP） adsorptive capacity, biological ceramsite had the highest dissolved organic phosphorus （DOP） removal capacity. Phosphorus removal by shale and biological ceramsite was mainly through chemical adsorption, precipitation or biological adsorption. On the other hand, phosphorus removal through physical adsorption （electrostatic attraction or ion exchange） was dominant in anthracite and quartz sand.     

分流比对土壤渗滤系统脱氮效果的影响研究

针对污染物浓度较高的养猪废水,开展了不同分流比条件下土壤渗滤系统处理效果的对比研究,并分析了分流比对系统中脱氮微生物数量及氧化还原电位(ORP)变化的影响.试验结果表明,分流比对土壤渗滤系统的脱氮效果影响较大,而对COD、TSS和TP的去除效果无明显影响,当水力负荷(HLR)为0.01m3·m-2·d-1且分流比为1∶2时,系统对TN的去除效果最好,平均去除率达80.20%,而对其他污染物的平均去除率均可达90%以上;分流比可影响土壤渗滤系统中脱氮微生物的数量,分流比的增大可促进系统中反硝化细菌数量的增加,强化系统的脱氮效果;另外,分流比还可影响系统填料层中ORP的变化.因此,根据系统进水水质选择合适的分流比,是强化土壤渗滤系统脱氮效果的关键因素.     

垂直流人工湿地系统基质优化级配研究

选取生物陶粒、无烟煤、沸石、钢渣和蛭石为基质,按不同的级配方式填充成基质柱,进行垂直流人工湿地模拟柱净化污水实验.研究表明,粒径分层级配基质对COD的去除率均高于单一粒径基质,其中分层生物陶粒对COD的平均去除率高达72.91%.分层沸石对总氮的净化能力较单一粒径基质有所提高,平均去除率高达91.23%.填充了生物陶粒、沸石和无烟煤的模拟柱对有机物和氮的净化效果和单一基质没有显著性差异(p0.05).填充钢渣和无烟煤的模拟柱出水pH值均在正常范围内,但是除从上到下依次填充无烟煤、蛭石和钢渣的基质柱外,其它填充钢渣和无烟煤的模拟柱对磷素的净化能力都低于单一基质.种植植物对净化效果没有明显影响.在垂直流人工湿地中,针对水质特点选择高效的级配基质,如分层生物陶粒、分层沸石、分层无烟煤以及生物陶粒、沸石和无烟煤组合,在高水力负荷条件下可获得更好的处理效果.     

基于GIS的天津市滨海新区湿地演变分析

以1984年、1995年、2008年遥感影像和2004年滨海新区土地利用现状图为主要数据源,配合其它历史数据,在遥感与地理信息系统技术支持下,对天津市滨海新区1984-2008年期闻景观格局及其动态变化进行分析。结果表明在研究期内滨海新区湿地面积整体呈下降趋势,湿地面积占总面积比例由1984年的48．16％降低到2008年的31．86％,其中以2004—2008年湿地减少速度最快,5年内湿地面积减少14．70％,占土地总面积13．4％的湿地转出变为建设用地。这其中的变化有湿地向其他用地类型转出、其他用地类型向湿地的转入,也有湿地内部盐田、水域和未利用地之间的相互转换。湿地与其他土地利用类型相互转换中以湿地转出变为建设用地为主要变化方式。